JP6133231B2 - X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 - Google Patents
X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6133231B2 JP6133231B2 JP2014086712A JP2014086712A JP6133231B2 JP 6133231 B2 JP6133231 B2 JP 6133231B2 JP 2014086712 A JP2014086712 A JP 2014086712A JP 2014086712 A JP2014086712 A JP 2014086712A JP 6133231 B2 JP6133231 B2 JP 6133231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- energy spectrum
- response function
- attenuation
- ray energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 46
- 238000005316 response function Methods 0.000 claims description 46
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 40
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 40
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 30
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 15
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 4
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
- A61B6/582—Calibration
- A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
本発明は、非単色光子からなるX線エネルギースペクトル測定方法および非単色光子からなるX線を用いたX線CT装置に関する。
例えば、非特許文献1に記載されているように、被検体にX線を照射し、CT画像を再構成するために用いられるX線スペクトル推定方法が知られている。
また、特許文献1には、被検体と共に減衰材であるキャリブレーションファントムを、X線を照射して撮影し、その撮影情報から被写体の吸光特性を校正する技術が記載されている。
しかしながら、従来技術におけるX線エネルギースペクトル推定方法(測定方法)は、減衰材を透過してくるX線量を測定して、その減衰量の大小により大まかな平均的エネルギーの推定をしているに過ぎなかった。
産業用および医療用で実用されるX線発生装置においては、大強度のパルス状あるいは直流のX線が照射されており、多数の光子が同時に検出素子に入射するため、単純な光子毎の波高分布測定が実質的に不可能となってくる。
また、上記従来技術の方法によれば、推定結果の精度が悪く、更には推定結果の科学的根拠に乏しいという欠点もあり、実用に耐えうる手法では無かった。
さらに、従来のX線CT装置では、X線源装置から放出されるエネルギースペクトルが未知であり、CT画像再構成に必要な減衰経路情報の再現が不正確であるが故にCT画像再構成結果、即ちCT画像上のコントラスト表現が実際の密度情報から乖離していた。
ここで、X線源装置から放出されるエネルギースペクトルの推定に、ベイズの推定式を用いることが考えられる。
しかしながら、ベイズ推定式を、X線源装置から放出されるエネルギースペクトルの推定に単に適用したのでは、推定式が発散してしまい、望ましい結果を得ることが困難であり、ベイズ推定式の適切な適用ができなかった。
本発明の目的は、X線源装置から放出されるエネルギースペクトルを高精度に推定可能とすることにより、X線が照射された減衰経路情報を高精度に再現して、CT画像の再構成を高精度に実行可能とするX線エネルギースペクトル測定方法およびX線エネルギースペクトル測定装置およびX線CT装置を実現することである。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成される。
(1)本発明によるX線エネルギースペクトル測定方法は、X線源から発生されたX線を、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材に透過し、上記減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させ、減衰材を透過したX線を検出し、検出したX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正検出効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定する。
(2)本発明によるX線エネルギースペクトル測定装置は、X線を発生するX線源と、X線源から発生されたX線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、減衰材を透過したX線を検出する検出器と、X線エネルギー演算部とを備える。
X線エネルギー演算部は、検出器により検出されたX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定する。
(3)本発明によるX線CT装置は、X線を発生するX線源と、X線源から発生されたX線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、減衰材を透過したX線を検出する検出器と、X線エネルギー演算部と、X線エネルギー演算部が演算した上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルが格納されるメモリと、被検体画像を再構成する補正演算処理部と、上記補正演算処理により再構成された被検体の画像を表示する出力部とを備える。
上記X線エネルギー演算部は、上記検出器により検出されたX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定する。
X線源装置から放出されるエネルギースペクトルを高精度に推定可能とすることにより、X線が照射された減衰経路情報を高精度に再現して、CT画像の再構成を高精度に実行可能とするX線エネルギースペクトル測定方法およびX線エネルギースペクトル測定装置およびX線CT装置を実現することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施例)
図1、図2は、本発明の第1の実施例に係るX線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図であり、図3は本発明の第1の実施例における概略構成ブロック図である。
図1、図2は、本発明の第1の実施例に係るX線エネルギースペクトル測定装置の動作説明図であり、図3は本発明の第1の実施例における概略構成ブロック図である。
まず、図3を参照して、本発明の第1の実施例における構成について説明する。
図3において、本発明の第1の実施例であるX線エネルギースペクトル測定装置は、X線源装置(X線源)10と、減衰材40を移動する移動機構99と、減衰材40を透過したX線検出する検出器20と、検出器20からの検出信号が供給される測定回路30とを備える。
また、上記X線エネルギースペクトル測定装置は、測定回路30からの測定信号が供給されるエネルギースペクトル推定装置92と、エネルギースペクトル推定装置92に応答関数を供給する応答関数評価装置90と、エネルギースペクトル推定装置92に検出効率を供給する検出効率評価装置91と、エネルギースペクトル推定装置92に測定系補正係数を供給する測定系補正係数測定装置93と、エネルギースペクトル推定装置92から出力された推定エネルギースペクトルを表示する出力部97と、エネルギースペクトル推定装置92を格納するメモリ98とを備える。
エネルギースペクトル推定装置92と、応答関数評価装置90と、検出効率評価装置91と、測定系補正係数測定装置93と、出力部97と、メモリ98とにより、X線エネルギー演算部101が構成される。
また、図3に示した各部、装置、機器の動作は全体制御部100によって制御される。
図1において、X線エネルギースペクトルΦ(Ej)(j=1〜M)のX線ビーム11を放出するX線源装置10に対向して検出器20が配置される。また、X線源装置10と検出器20との間にはX線の透過厚をt1からtNまで段階的に変化させる減衰材40が配置される。
ここで、減衰材40の最小の厚さは0、つまり空気層であっても構わない。さらに、この減衰材40は連続的に透過厚を変化させるものであっても構わない。
減衰材40を透過したX線が検出器20に入射し、その信号出力は測定回路30で増幅された後にデジタル変換され、透過厚ti(i=1〜N)で減衰した後のX線を測定した検出器出力y(ti)が得られる。
第1の実施例では、減衰材40を移動機構99によって移動させることにより、検出器20に入射するX線の減衰厚を段階的に変化させることができ、空気層であるt1から次いで最も薄い透過厚t2、次いでt3、・・・tNと減衰厚を増加させることができる。これにより、X線の減衰特性曲線y(ti)(i=1〜N)を測定することができる。
なお、減衰材40の組成については求めようとするX線光エネルギースペクトルの各々E1、E2、・・・、EMに対する線減弱係数μj(j=1〜M)が得られる限り、単一元素から構成されていても、混合物でもその化学的組成内容にこだわる必要はない。
さて、減衰前のX線エネルギースペクトルは透過厚tNの減衰材を透過した結果、各エネルギーにおける強度はΦ’(E1)=Φ(E1)・exp(−μ1・tN)、Φ’(E2)=Φ(E2)・exp(−μ2・tN)、・・・、Φ’(EM)=Φ(EM)・exp(−μM・tN)となる。
つまり、X線エネルギースペクトルΦ(Ej)(j=1〜M)が透過厚t1、t2、・・・、tNで減衰するこの過程はエネルギーEjにおける透過厚tiの減衰係数rijをN行M列の構成要素とした応答関数Rで表現することができる。
なお、応答関数Rは理化学データに基づいた計算機シミュレーションを行う応答関数評価装置90によって算出することができる。
他方で、一般的に検出器20に入射するX線の検出効率はエネルギー毎に異なる値をとり、各エネルギーEjにおける検出効率をεj(j=1〜M)と表すことができる。このとき、応答関数Rと同様に、M行M列の検出効率行列Fとして表現し、その行列成分fijをディラックのデルタ関数を用いてfij=δij×εjで定義することができる。
この効率行列は、例えばあるエネルギーEjの光子1個が検出器20に入射したときに出力する電荷量[Q]、つまり[Q/Photon]といった単位を持たせることが一般的である。なお、検出効率εjは、実際の検出器構成を模擬したシミュレーション計算を行う検出効率評価装置91によって求めることが可能である。
さらに、現実のX線の測定を再現するためには、応答関数Rと検出効率行列F以外に、実際の測定系の幾何学的体系や電荷量から電圧への変換に要する効率などの測定環境を補正する測定系補正係数kが必要となるが、光子数の絶対値を算出する必要が無く、エネルギー分布のみを算出する場合には、測定系補正係数kは任意の値で構わない。
上述した各関数を用いて、エネルギースペクトル推定装置92において、図1の構成で測定することができる減衰特性曲線y(ti)は、次式(1)の関係で表すことができる。
y(ti)=k・R・F・Φ(Ej) (1)
しかしながら、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく解析手法を適用するため、行列Rの列方向和が1となるように規格化された規格化応答関数R’’を用いて、次式(2)に示すように演算する。
しかしながら、条件付き確率に関するベイズの定理に基づく解析手法を適用するため、行列Rの列方向和が1となるように規格化された規格化応答関数R’’を用いて、次式(2)に示すように演算する。
k・R・F = R’’・F’’ (2)
このとき、修正効率行列F’’はM×Mの正方行列で、その行列成分f’’ijは次式(3)となる。
このとき、修正効率行列F’’はM×Mの正方行列で、その行列成分f’’ijは次式(3)となる。
f’’ij=δij×ε’’j (3)
よって、成分ε’’jは次式(4)となる。
よって、成分ε’’jは次式(4)となる。
ε’’j=k・εj・Σrij(i=1〜N) (4)
図2は、詳細なデータフローと計算式とを示す図である。
図2は、詳細なデータフローと計算式とを示す図である。
図2において、応答関数評価装置90は、応答関数Rと、規格化応答関数R’’とを出力可能であり、応答関数評価装置90から出力された規格化応答関数R’’は、ベイズ推定式演算部95に供給される。また、演算器94には、応答関数評価装置90からの応答関数R及び規格化応答関数R’’と、検出効率評価装置91からの検出効率行列Fと、測定系補正係数測定装置93からの測定系補正係数kが供給される。そして、演算器94は、供給された応答関数Rと、規格化応答関数R’’と、検出効率行列Fと、測定系補正係数kとにより修正効率行列F’’を演算し、ベイズ推定式演算部95に供給する。また、測定回路30からの減衰特性曲線も、ベイズ推定式演算部95に供給される。
ベイズ推定式演算部95は、減衰特性曲線y(ti)と、規格化応答関数R’’と、修正効率行列F’’とを用いて、次に示すベイズの定理に基づいた推定式を演算し、エネルギースペクトルest(Ej)(l+1)を得る。
ベイズ推定式演算部95が演算したest(Ej)(l+1)は、除算部96に供給される。
除算部96には、修正効率行列F’’も供給されており、除算部96は、この修正効率行列F’’の成分のうちの検出効率εjを規格化して、ε’’jを算出する。そして、除算部96は次式に示すように、est(Ej)(l+1)をε’’jで除算して、X線源10が発生したX線エネルギースペクトルΦ(Ej)(l+1)を算出する。
そして、算出したX線エネルギースペクトルが出力部101に表示される。
なお、演算器94と、ベイズ推定式演算部95と、除算部96とはエネルギースペクトル推定装置92に備えられている。
つまり、ベイズの定理に基づき、複数回の繰返し推定を行い、その後ε’’jで除算することによって、元来X線源装置10から放出されたX線エネルギースペクトルΦ(Ej)(j=1〜M)を算出することができる。
また、このとき単位時間内に放出される光子数と光子エネルギーが既知の標準ガンマ線源などを使用した測定系補正係数測定装置93により、kの値が精度良く評価できている場合にはX線エネルギースペクトルの各エネルギーに存在する光子数の絶対値を非常に精度良く評価することができる。
以上のように、本発明の第1の実施例においては、応答関数を規格化し、その規格化した応答関数、検出効率行列、及び測定系補正係数から修正効率行列を算出し、算出した修正効率行列と、規格化した応答関数と、測定回路30から供給される減衰特性曲線とを用いて、ベイズ推定式により結果を得るにように構成したため、発散することなく、推定結果を得ることができる。そして、規格化した修正効率行列で、上記ベイズ推定式により得られた結果を除算してX線エネルギースペクトルを算出している。
したがって、正確なX線エネルギースペクトルを高精度に算出することができる。
(第2の実施例)
次に、本発明の第2の実施例を、図4を参照して説明する。
次に、本発明の第2の実施例を、図4を参照して説明する。
本実施例では、角度に対してX線エネルギースペクトルΦA(Ej)(j=1〜M)のファンビーム性状のX線50を放出するX線源装置10を用い、このX線源装置10に対向して、その照射領域の中に、ライン状に配列された複数個の検出素子からなるラインセンサ型の検出器アレイ21を配置する。そして、X線源装置10と検出器アレイ21との間にファンビーム領域全体を覆い、減衰材40の透過厚をt1からtNまで段階的に変化させることができる減衰材41を配置したものである。
本発明の第2の実施例では、階段状に積層させた形状の減衰材41をX線源装置10のファンビーム面に対して鉛直方向に移動させることにより検出器アレイ21を構成する全検出器に入射するX線の減衰厚を効率的に段階的に変化させることができる。
そして、減衰したX線が検出器21内の1つの素子に入射し、その信号出力は多チャンネル測定回路31で増幅された後、デジタル変換され、全検出器位置、即ち各角度における減衰特性曲線yA(ti)を得ることができる。
多チャンネル測定回路31で得られた減衰特性曲線yA(ti)は、図4では省略しているが、図3に示したX線エネルギー演算部101と同様なX線エネルギー演算部に供給され、減衰前のX線エネルギースペクトルが算出されて、表示部に表示される。また、メモリに格納される。
なお、第2の実施例においても、第1の実施例と同様に、全体制御部100が備えられている。
上述した第1の実施例と同様に、各チャンネルに対してベイズの定理に基づいた推定を行うことにより、各チャンネル即ち、X線ファンビーム50内における各角度でのX線エネルギースペクトルを測定することができる。
このことは各角度におけるX線エネルギースペクトルの角度分布を測定しているに他ならない。
図5および図6は、本発明の第2の実施例による角度分布測定結果の例を示すグラフである。
図5は、X線放出角度に対する光子数を示したグラフであり、図6は、X線放出角度に対する平均X線エネルギーを示したグラフである。
図5、図6に示すように、ファンビーム領域内の光子数の分布や平均エネルギーの分布を出力部97に表示することができ、このデータに基づき、検出器アレイ21に入射するX線の反応過程を精度良く評価することが可能となる。
本発明の第2の実施例においては、X線源10のX照射角度毎に、正確なX線エネルギースペクトルを高精度に算出することができる。
(第3の実施例)
次に、本発明の第3の実施例を、図7を参照して説明する。
次に、本発明の第3の実施例を、図7を参照して説明する。
本実施例では、実際のX線CT装置のスキャナテーブル60上に被検体70を搭載し、被検体70を透過してくるX線の強度信号を多チャンネル測定回路31で測定し、得られた投影データを画像再構成装置80において再構成演算を行うものである。
本発明の第2の実施例のように、減衰材41を用いて、X線エネルギースペクトルとその角度分布が予め測定されており、測定したX線エネルギースペクトルとその角度分布が画像再構成装置80に格納されている。そして、画像再構成演算プロセスに基礎データである各チャンネルに対するX線エネルギースペクトルデータを用いた補正演算を行うことにより、減衰経路情報を精度良く再現することができ、結果的にCT画像の密度分解能などの画質を向上させることが可能となる。
図8は、画像再構成装置80の内部構成図である。図8において、画像再構成装置80は、補正演算処理部81と、図3に示したと同等のX線エネルギースペクトル演算部101と、出力部82とを備えている。
X線エネルギースペクトル演算部101は、多チャンネル測定回路31からの減衰材41の減衰特性曲線に基づいて、実施例1と同様にしてX線エネルギースペクトルを演算し、角度毎に、演算したX線エネルギースペクトルをメモリ98に格納する。
補正演算部81は、被検体70を透過し、検出器21で検出され、多チャンネル測定回路31から供給されるX線スペクトルのデータを、X線エネルギースペクトル演算部101のメモリ98に格納された角度毎のX線エネルギースペクトルと比較し、被検体70の減衰経路情報を補正し、被検体画像を再構成する。そして、再構成した被検体70の画像が出力部82に供給され表示される。
本発明の第3の実施例によれば、特に産業用および医療用で実際に適用するX線スペクトルを精度良く把握することができ、撮影結果の性能評価と品質保証面、CT画像の品質を向上することができる。
以上のように、本発明によれば、現実に適用されている大線量のX線に対して、科学的根拠に基づいた高精度の新規のX線エネルギースペクトル測定方法を提供することができる。
また、本発明によれば、現実に適用されている大線量のX線に対して、科学的根拠に基づいた高精度の新規のX線エネルギースペクトル測定結果情報を用いてX線に含まれるエネルギー成分の偏りによってもたらされる、CT画像中のコントラストと物質密度との比例関係が著しく損なわれる現象を適切に補正し、CT画像から実際の含有物質の特定を精度良く行うことができるX線CT装置を提供することができる。
本発明のX線エネルギースペクトル測定方法によれば、産業用および医療用で実際に適用するX線において、従来問題となっていたX線ビームの品質であるエネルギースペクトルを科学的に妥当な方法で精度良く測定することが可能となり、産業用および医療用の現場におけるX線利用の品質保証を可能にするという効果がある。
また、本発明のX線CT装置によれば、従来問題となっていたX線源装置から放出されるエネルギースペクトルが未知であり、CT画像再構成に必要な減衰経路情報の再現が不正確であるとう課題を飛躍的に解決でき、CT画像の高精度化を可能にするとう効果がある。特に原子番号が大きな材質において、非単色であるX線の低エネルギー成分の減衰が原子番号に比例しなくなることによりもたらされる、異常なCTコントラスト値を抑制することに対しては非常に大きな効果がもたらされる。
さらに、本発明のX線CT装置によれば、定期的にX線エネルギースペクトルを測定し、経時変化をトレースすることにより、X線源装置の隠れた劣化などを予見するといった予防保全面での有益な効果も得られる。
10・・・X線源装置、 11・・・X線ビーム、 20・・・検出器、 21・・・検出器アレイ、 30・・・測定回路、 31・・・多チャンネル測定回路、 40、41・・・減衰材、 50・・・X線ファンビーム、 60・・・スキャナテーブル、 70・・・被検体、 80・・・画像再構成装置、 81・・・補正演算部、 82・・・出力部、 90・・・応答関数評価装置、 91・・・検出効率評価装置、 92・・・エネルギースペクトル推定装置、 93・・・測定系補正係数測定装置、 94・・・演算器、 95・・・ベイズ推定式演算部、 96・・・除算部、 97・・・出力部、 98・・・メモリ、 99・・・移動機構、 100・・・全体制御部、 101・・・X線エネルギー演算部
Claims (10)
- X線源から発生されたX線を、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材に透過し、
移動機構により、上記減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させ、
上記移動する減衰材を透過したX線を検出し、
上記検出したX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び修正効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線から、ベイズ推定式を用いてX線エネルギースペクトルを演算し、上記修正効率行列を規格化し、規格化した修正効率行列で、上記演算したX線エレルギースペクトルを除算し、上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定することを特徴とするX線エネルギースペクトル測定方法。 - 請求項1に記載のX線エネルギースペクトル測定方法において、
上記修正効率行列は、応答関数、上記規格化された応答関数、検出効率行列、及び測定補正係数を用いて算出することを特徴とするエネルギースペクトル測定方法。 - 請求項2に記載のX線エネルギースペクトル測定方法において、
上記X線源は、ファンビーム性状のX線を発生するX線源であり、複数の検出素子がライン状に配列された検出器により、上記移動する減衰材を透過したX線を検出することを特徴とするX線エネルギースペクトル測定方法。 - X線を発生するX線源と、
上記X線源から発生されたX線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、
上記減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、
上記減衰材を透過したX線を検出する検出器と、
上記検出器により検出されたX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定するX線エネルギー演算部と、
を備えることを特徴とするX線エネルギースペクトル測定装置。 - 請求項4に記載のX線エネルギースペクトル測定装置において、
上記X線エネルギー演算部は、
応答関数及び規格化した応答関数を出力する応答関数評価部と、
検出効率行列を出力する検出効率評価部と、
測定補正係数を出力する測定系補正係数測定部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、及び上記測定補正係数を用いて、ベイズ推定式により上記X線の減衰特性曲線から、上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定するエネルギースペクトル推定部と、
上記エネルギースペクトル推定部が推定したX線エネルギースペクトルを表示する出力部と、
を有することを特徴とするX線エネルギースペクトル測定装置。 - 請求項5に記載のX線エネルギースペクトル測定装置において、
上記エネルギースペクトル推定部は、
ベイズ推定式により上記X線の減衰特性曲線から、エネルギースペクトルを算出するベイズ推定式演算部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、上記測定補正係数から修正効率行列を演算する演算器と、
上記修正効率行列を規格化し、規格化した上記修正効率行列で、上記ベイズ推定式演算部が算出したエネルギースペクトルを除算し、上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを算出する除算器と、
を有することを特徴とするX線エネルギースペクトル測定装置。 - 請求項5に記載のX線エネルギースペクトル測定装置において、
上記X線源は、ファンビーム性状のX線を発生するX線源であり、上記検出器は、複数の検出素子がライン状に配列された検出器であることを特徴とするX線エネルギースペクトル測定装置。 - X線を発生するX線源と、
上記X線源から発生されたX線が透過され、厚さが段階的又は連続的に変化している減衰材と、
上記減衰材を移動し、上記X線源から発生されたX線が上記減衰材の透過する厚さを変化させる移動機構と、
上記減衰材を透過したX線を検出する検出器と、
上記検出器により検出されたX線の減衰特性曲線を算出し、少なくとも規格化された応答関数及び規格化された修正効率行列を用いて、上記X線の減衰特性曲線を、ベイズ推定式を用いて上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定するX線エネルギー演算部と、
上記X線エネルギー演算部が演算した上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルが格納されるメモリと、
被検体を透過し、上記検出器から得られるX線透過データと、上記メモリに格納されたX線エネルギースペクトルとを比較し、上記被検体の減衰経路情報を補正し、被検体画像を再構成する補正演算処理部と、
上記補正演算処理により再構成された被検体の画像を表示する出力部と、
を備えることを特徴とするX線CT装置。 - 請求項8に記載のX線CT装置において、
上記X線エネルギー演算部は、
応答関数及び規格化した応答関数を出力する応答関数評価部と、
検出効率行列を出力する検出効率評価部と、
測定補正係数を出力する測定系補正係数測定部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、及び上記測定補正係数を用いて、ベイズ推定式により上記X線の減衰特性曲線から、上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを推定するエネルギースペクトル推定部と、
上記エネルギースペクトル推定部が推定したX線エネルギースペクトルを表示する出力部と、
を有することを特徴とするX線CT装置。 - 請求項9に記載のX線CT装置において、
上記エネルギースペクトル推定部は、
ベイズ推定式により上記X線の減衰特性曲線から、エネルギースペクトルを算出するベイズ推定式演算部と、
上記応答関数、上記規格化した応答関数、上記検出効率行列、上記測定補正係数から修正効率行列を演算する演算器と、
上記修正効率行列を規格化し、規格化した上記修正効率行列で、上記ベイズ推定式演算部が算出したエネルギースペクトルを除算し、上記X線源が発生したX線エネルギースペクトルを算出する除算器と、
を有することを特徴とするX線CT装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014086712A JP6133231B2 (ja) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 |
EP15163689.1A EP2932902B1 (en) | 2014-04-18 | 2015-04-15 | X-ray energy spectrum measurement method, x-ray energy spectrum measurement apparatus, and x-ray ct apparatus |
US14/687,948 US9488741B2 (en) | 2014-04-18 | 2015-04-16 | X-ray energy spectrum measurement method, X-ray energy spectrum measurement apparatus, and X-ray CT apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014086712A JP6133231B2 (ja) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015204985A JP2015204985A (ja) | 2015-11-19 |
JP6133231B2 true JP6133231B2 (ja) | 2017-05-24 |
Family
ID=52875041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014086712A Active JP6133231B2 (ja) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9488741B2 (ja) |
EP (1) | EP2932902B1 (ja) |
JP (1) | JP6133231B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2481191A (en) | 2010-02-25 | 2011-12-21 | Sita Information Networking Computing Ireland Ltd | Graphical development tool for software application development |
MY158867A (en) | 2010-12-21 | 2016-11-16 | Sita N V | Reservation system and method |
EP2740082A1 (en) | 2011-08-03 | 2014-06-11 | Sita Information Networking Computing USA, Inc. | Item handling and tracking system and method therefor |
GB2499288A (en) | 2012-02-09 | 2013-08-14 | Sita Inf Networking Computing Usa Inc | Path determination |
US10320908B2 (en) | 2013-03-25 | 2019-06-11 | Sita Information Networking Computing Ireland Limited | In-flight computing device for aircraft cabin crew |
GB2523441A (en) | 2014-02-19 | 2015-08-26 | Sita Information Networking Computing Ireland Ltd | Reservation system and method therefor |
US10117628B2 (en) * | 2014-10-01 | 2018-11-06 | Toshiba Medical Systems Corporation | Photon counting apparatus |
US10001546B2 (en) | 2014-12-02 | 2018-06-19 | Sita Information Networking Computing Uk Limited | Apparatus for monitoring aircraft position |
PT3304767T (pt) | 2015-06-01 | 2020-03-09 | Sita Information Networking Computing Uk Ltd | Método e sistema de monitorização do estado de uma aeronave |
CN105549064B (zh) * | 2016-01-05 | 2018-10-02 | 成都理工大学 | 一种基于Si-PIN探测器阵列的高分辨率X射线能谱仪 |
JP6560990B2 (ja) * | 2016-01-27 | 2019-08-14 | 株式会社日立製作所 | 放射線計測方法、放射線計測装置、x線透過像撮影装置及びx線ct装置 |
JP6634156B2 (ja) | 2016-06-28 | 2020-01-22 | 株式会社日立製作所 | X線エネルギ分布測定装置およびx線治療装置 |
CN107688195B (zh) * | 2016-08-05 | 2020-12-11 | 清华大学 | 重建探测器所探测的能谱的方法和设备 |
USD836625S1 (en) | 2016-12-08 | 2018-12-25 | Sita Information Networking Computing Canada, Inc. | Self-service kiosk |
US10620013B2 (en) | 2017-03-09 | 2020-04-14 | Sita Information Networking Computing Usa, Inc. | Testing apparatus and method for testing a location-based application on a mobile device |
US10360785B2 (en) | 2017-04-07 | 2019-07-23 | Sita Information Networking Computing Usa, Inc. | Article tracking system and method |
USD881961S1 (en) | 2017-05-19 | 2020-04-21 | Sita Information Networking Computing Usa, Inc. | Robot |
US11410088B2 (en) | 2017-11-03 | 2022-08-09 | Sita Ypenburg B.V. | Systems and methods for interactions between ticket holders and self service functions |
JP7102190B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2022-07-19 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | X線ct装置及びキャリブレーション方法 |
JP7477890B2 (ja) | 2019-09-25 | 2024-05-02 | 国立大学法人大阪大学 | γ線計測方法およびγ線計測装置 |
CN111914392B (zh) * | 2020-06-23 | 2024-05-24 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | X射线成像设备和x射线图像的建模方法、装置 |
US11145192B1 (en) * | 2020-11-10 | 2021-10-12 | Brian Wright | Traffic sensing alarm assembly |
CN113392509B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-08-23 | 南方医科大学 | 一种x射线实际能谱精确估计方法 |
JP7467389B2 (ja) | 2021-06-14 | 2024-04-15 | 富士フイルムヘルスケア株式会社 | ファントムおよび放射線撮像装置、光子計数型検出器の較正方法 |
CN117270024B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-02-20 | 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院(安徽省人工智能实验室) | 能谱响应函数的校正方法、装置、计算机设备及存储介质 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4323779A (en) * | 1977-06-03 | 1982-04-06 | Albert Richard David | Scanning radiographic method |
US6148057A (en) * | 1998-11-02 | 2000-11-14 | Analogic Corporation | Apparatus and method for calibrating detectors in a computed tomography scanner |
US6632020B2 (en) * | 2001-10-12 | 2003-10-14 | General Electric Company | Method and apparatus for calibrating an imaging system |
JP2007524438A (ja) | 2003-03-25 | 2007-08-30 | イメージング セラピューティクス,インコーポレーテッド | 放射線画像処理技術における補償の方法 |
US7391844B2 (en) * | 2005-01-14 | 2008-06-24 | General Electric Company | Method and apparatus for correcting for beam hardening in CT images |
KR101853814B1 (ko) * | 2011-05-06 | 2018-05-03 | 삼성전자주식회사 | 방사선 영상 촬영장치, 의료영상시스템 및 방사선 영상을 촬영하는 방법 |
GB2502307A (en) * | 2012-05-22 | 2013-11-27 | Kromek Ltd | Radiation Detection |
-
2014
- 2014-04-18 JP JP2014086712A patent/JP6133231B2/ja active Active
-
2015
- 2015-04-15 EP EP15163689.1A patent/EP2932902B1/en active Active
- 2015-04-16 US US14/687,948 patent/US9488741B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2932902A1 (en) | 2015-10-21 |
US9488741B2 (en) | 2016-11-08 |
US20150301202A1 (en) | 2015-10-22 |
EP2932902B1 (en) | 2016-12-07 |
JP2015204985A (ja) | 2015-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6133231B2 (ja) | X線エネルギースペクトル測定方法およびx線エネルギースペクトル測定装置およびx線ct装置 | |
US7881424B2 (en) | Method for calibrating dual-energy CT system and method of image reconstruction | |
Solevi et al. | Performance of MACACO Compton telescope for ion-beam therapy monitoring: first test with proton beams | |
JP6482815B2 (ja) | X線コンピュータ断層撮影装置及びリファレンス補正プログラム | |
McKenney et al. | Experimental validation of a method characterizing bow tie filters in CT scanners using a real‐time dose probe | |
US20170258412A1 (en) | System for generating spectral computed tomography projection data | |
US10757795B2 (en) | Device for determining spatially dependent x-ray flux degradation and photon spectral change | |
Liu et al. | Spectral response model for a multibin photon-counting spectral computed tomography detector and its applications | |
JP2015502520A (ja) | オフセット補正によって光子を検出する放射線撮像装置 | |
Howansky et al. | An apparatus and method for directly measuring the depth‐dependent gain and spatial resolution of turbid scintillators | |
JP6594643B2 (ja) | 分光センサによって取得された減衰量測定値を線形化する方法 | |
JP2019502436A (ja) | X線管の実効エネルギー・スペクトルを決定する装置 | |
JP2006058296A (ja) | 断層撮影装置および断層撮影装置のための方法 | |
Sidky et al. | Spectral calibration of photon‐counting detectors at high photon flux | |
JP7340476B2 (ja) | 放射線計測装置および放射線計測方法 | |
JP2020091293A (ja) | 線量分布モニタおよび放射線照射システム | |
TWI671542B (zh) | 放射線測量器以及放射線攝影裝置 | |
KR102066353B1 (ko) | 콤프턴 카메라를 이용한 방사능 정량화 방법 | |
Illemann et al. | X-ray spectrum dependence of the magnification of cone-beam CT | |
JP2007510150A (ja) | ピクセル状固体検出器のための較正方法および装置 | |
CN109893148B (zh) | 用于校准x射线测量装置的方法和医学成像仪器 | |
JP5946012B2 (ja) | 放射線検査装置 | |
WO2016190218A1 (ja) | 測定方法および放射線撮影装置 | |
US11872071B2 (en) | Method for correcting a spectral image | |
US20230016263A1 (en) | Method for forming a gamma image with sub-pixel resolution, taking into account a spatial non-uniformity in sensitivity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160630 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170418 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170419 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6133231 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |